近日，复旦大学物理系/应用表面物理国家重点实验室/微纳电子器件与量子计算机研究院朱黄俊课题组在量子态验证（quantum state verification, QSV）领域取得重要突破，首次运用局域投影测量构造适用于任意多体高维纯量子态的高效验证协议，为量子计算、量子网络等场景中的量子态基准测试提供关键工具。相关成果以“Universal and Efficient Quantum State Verification via Schmidt Decomposition and Mutually Unbiased Bases”发表于量子信息知名期刊[Quantum 10, 2011 (2026)]。物理系博士生李蕴婷为论文第一作者，朱黄俊教授为通讯作者。

多体纠缠态是量子信息处理的核心资源，而高效、可靠地验证制备态与目标态的保真度，是量子计算、量子通信、量子模拟走向实用化的关键前提。传统量子态层析方法所需资源随系统规模呈指数增长，难以适用于多体高维量子系统。现有量子态验证协议多针对 GHZ、Dicke等特殊结构态，或仅适用于量子比特系统，缺乏可直接验证任意多体高维纯态的通用方案，且在不可信源等对抗场景下效率受限。

图1. 非敌对（实线）与敌对（虚线）场景中验证体哈尔随机纯态所需平均测试数目。蓝色、橘色、绿色和紫色分别对应局域维度d=2,3,4,5。

针对这一难题，研究团队创新性地融合施密特分解（Schmidt decomposition, SD）与相互无偏基（mutually unbiased bases, MUB）两大核心工具，构建SD 协议。团队严格证明：该协议样本复杂度上界独立于局域维度，是首个覆盖所有多体纯态的通用验证方案。数值计算进一步表明，哈尔随机纯态可在常数样本代价下完成验证，与量子位数目、局域维度无关。即便在对抗场景（源不可信）中，该结论依然成立，如图1所示。为简化实验实现，团队进一步提出多种协议变体，其中最简协议仅需两个独立测试，大幅降低实验复杂度。该成果首次揭示绝大多数多体纯态可用常数样本、常数测试完成验证，刷新对量子态验证效率极限的认知，也为含噪中等规模量子（NISQ）系统的高效验证提供了新路径。

上述工作得到了科技部、上海市科委、复旦大学物理系、应用表面物理国家重点实验室和微纳电子器件与量子计算机研究院的大力支持。

论文链接：https://quantum-journal.org/papers/q-2026-03-04-2011/